浅谈初中科学探究活动中的思维教学

浅谈初中科学探究活动中的思维教学【摘要】人的思维发展过程总是遵循由形象思维到抽象思维再到创造思维这一过程。它可以通过各种教育手段来培养和促成，各思维形式的发展具有交叉性。在思维形成过程中都表现出一定的思维特点，具有一定的思维品质。思维品质的形成可以通过教育训练手段或通过某一教学活动的设计来实现。本文主要阐述如何通过科学中的探究性教学活动这一载体来教给学生思维方法，促成思维的形成。即通过学生发散、收敛、横与纵的沟通，顺与逆的沟通等建构思维网络，从而达到培养思维的流畅性、变通性、独特性、批判性的目的，激活学生的思维。我们教研组通过一年多来的探索与实践，觉得利用学生探究活动这一载体开展思维教学，非常有利于学生整个思维过程的形成与激活。【关键词】初中科学探究活动思维教学【中图分类号】G630【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2013）01-0097-03初中科学是一门初步认识自然现象、自然规律，以人和自然的关系为中心，以物质结构、性质和运动规律为基本内容，并注意科学、技术与社会的相互渗透，密切联系实际的一门综合性课程。因此，这决定了自然科学的教学特点是通过学生发现问题、提出问题，再通过对各种现象的探究活动，再现知识的产生、发展过程，最终解决问题。教师运用探究策略，给学生提供实践探究的机会。学生对探究过程的思维品质及方法有时可能比探究的结果更重要。因此，教师在课堂教学中引导学生对有关的学习内容进行探究，对学生的思维发展有着特殊的意义和价值。一、探究活动中的思维教学一般模式根据科学的特点以及为了更好地配合科学新课程的实施，我们教研组自去年下半年就开始“自主、合作、探究”课堂教学模式的实践与研究。同时配合学校反思性教学和思维教学在各学科中的实施，我们在初一、初二、初三三个年级分别开设了各类能充分反映思维教学的公开课研究课，取得了良好的效果。通过集体备课、评课、补充、学习。我们总结和归纳出了自然科学课堂探究活动中的思维教学一般模式。现概括如下：探究活动中的思维教学一般模式：该思维教学模式宗旨是通过科学探究过程或活动这一载体，把思维教学贯穿于整个学生思维发展过程。力求在整个形成过程中培养和训练学生的思维器官、思维品质，最终形成思维能力，从而达到优化课堂教学结构的目的。我们教研组在这方面取得了一定的成绩。二、在科学探究活动中开展思维教学的探索思维具有许多品质，我们这里重点讨论与探究活动密切相关的（流畅性、变通性、批判性、独特性、实践性）。下面以思维品质的这五个方面来阐述探究活动过程中思维品质的培养与激活。（一）思维的独特性思维独特性最主要的标志是：凡事自己开动脑筋，自己寻找解决问题独特新颖的途径和方法，从而得出解决问题的答案或结论，并能对自己得出的答案或结论进行分析和检验，使之符合实际。在科学探活动中，学生通常能对某个情景或场景通过自己的分析，与原有知识或经验发生认知冲突上，从而激发学生自己积极开动脑筋，寻找解决问题的途径。这其实已经激活了思维的独特性。通过一年多的实践，自然科学课堂上学生思维的独特性具体表现可归纳为：实验中善于提出独特、新颖的实验方案。通过观察，能提出新的问题和解决问题的方法，敢于发表个人意见。具一定的联想、想象能力。能用已学知识解决一些简单的实际问题。有摆脱思维定势的能力，能够解决过去的经验和习惯不能解决问题。如：在上到第六章人类与环境的内容时，学生们均能积极撰写调查报告，提出一些如何防治水、大气、土壤污染的新办法，新措施。学生个个富于联想，善于提出新问题。有学生撰写的太平桥水污染及治理措施一文在富阳日报上发表，市政府也已开始治污行动。又如徐国军老师在上平面镜成像的规律一课时，分组布置了实验任务，一组研究像与物体的大小关系，二组研究物距与像距的关系，每一组又分成四人组成合作小组。在巡视学生的活动时发现二组中有一小组同学并没有采用点燃的蜡烛作为观察物体，而是直接用一块三角板在镜子面前量着。其中一位同学说：“只要一组证明了像与物等大，那么三角板在镜子里所成的像和三角板应该一样大，三角板所成的像中的刻度大小跟物的刻度也一样，将三角板有刻度的一边和镜面垂直后就可以直接观察出物距和像距相等。”（如图所示）听了学生的解释后，不禁佩服这组学生的想象力和创新能力。在学生汇报方案阶段，教师特意安排了这组学生介绍这种与众不同的方案，与全班同学共同探讨。其他同学也感到很有收获。可见，在这样的教学活动中非常有利于思维独特性的培养和激活。（二）思维的流畅性思维的流畅性主要表现为思维起点灵活，思维过程灵活，概括迁移能力强，善于组合分析，有多种合理而灵活的结论等方面。在科学探究活动中，学生会灵活使用等效、类比、分析、综合、归纳、演绎等思维方法，去概括理解所要探究的问题。具体表现为：能对实验任务提出不同的方案。能通过对一种代表性动物或植物的分析，归纳出一类动物、植物的特征。能探究动物或人体各部分结构与功能相适应的特点。在概括理解过程中，能通过对实验数据处理、分析，概括出各量之间的关系，并能应用规律解决一些简单问题。如：在研究凸透镜成像实验过程中，我们的老师设计了如下探究过程。（部分）探究过程：1.分成四种情况分别进行实验：第1种：在光屏上得到一个缩小的像；第2种：在光屏上得到一个放大的像；第3种：得到一个正立的像（这个像光屏上是不可能找到的）；第四种：得到一个倒立的像。2.各小组按要求开始实验。得到一个符合要求的像后，将此时的物距、像距及像的性质记录在下表中。3.各小组汇报数据及实验现象。4.有学生对实验数据及现象进行分析。得出实验结论：（凸透镜成像规律）通过这样的探究活动的设计，极好地锻炼了学生的分析、归纳和综合能力，在严谨的科学探究过程中培养了学生思维的流畅性。（三）思维的变通性指出在处理问题和解决问题的过程中，能够适应任务的需要，积极周密地思考，采用多种方法或途径正确地判断并迅速得出结论。在科学探究活动中，学生充分运用知识的迁移或方法的贯通，善于调用已学过的知识与学习经验，采取各种角度或方法寻求解决问题的途径。主要表现为：从一种测量方法的运用转向考虑另一种方法的运用。善于灵活运用数学公式，测量工具，调用已学过的知识与经验，来分析处理新情景的问题，从不同角度出发考虑和解决一些简单的实际问题。能灵活运用各种实验器材和有关知识，设计实验，能初步运用控制变量的方法。下面以我们组老师上的“探究物质的溶解性与哪些因素有关”一课为例来说明如何灵活运用控制变量的方法来设计实验，激活思维的变通性。探究物质的溶解性与哪些因素有关（课堂实录节选）。因素1：搅拌生：两杯水，一杯搅拌，一杯不搅拌，看哪杯溶解得快？师：实验过程中，如果我们发现搅拌的那一杯溶解所需的时间短，就可证明搅拌能够加快冰糖溶解的速度。如果时间一样，则证明搅拌对溶解快慢没有影响，你们觉得这种理解对吗？大家有没有考虑过，我们在研究“搅拌”这个因素时，对于水，对于糖有没有什么要求？生：这种理解是不正确的。研究“搅拌”这个因素时，两杯水应该一样多，冰糖的质量也应该一样，水温也应该相同。师：为什么呢？生：如果这些因素不一样的话，那搅拌的那杯冰糖溶解快，不一定就是搅拌的关系，也有可能是其他原因造成的。师：根据大家刚才的猜测，我们把几个影响因素列出来看看。我们发现，当我们研究“搅拌”时，如果不限制其它条件，比如说，两杯水，（1）杯水多，（2）杯水少；（1）杯热水，（2）杯冷水；（1）搅拌，（2）不搅拌。如果我们发现的确是（1）号杯溶解时间短，由此我们是否可以得出结论：搅拌影响食盐溶解快慢的因素？生：不可以。因为师：所以说，我们在研究一个因素时，必须保证其他几个因素控制在相同条件下。这是一种经常用到的科学实验方法控制变量法。这样我们研究问题的时候，目标明确，方向正确，才能得出正确的结论。根据这种方法，请同学来说一下检验水的温度可能会影响冰糖溶解快慢的影响因素的设计方案。生：相同质量的糖同样在不搅拌的情况下，在相同体积的冷水中溶解需要的时间长，还是在热水中溶解的时间长？师：那么颗粒的大小是否影响糖在水中溶解的快慢，相信同学们也能够说出设计方案了。生：相同质量的糖，一份颗粒大，一份颗粒小，同样在不搅拌的情况下，在相同体积的热水中，看哪一个烧杯里的糖溶解需要的时间长？通过这一环节的设计，让学生开动脑筋，根据探究的目的和条件，选择取得证据的途径和方法，考虑影响实验结果的主要因素。使学生能确定需要测定的量，并采用适当的方法控制变量，从而使学生由被动转向主体，思维的变通性得到充分体现。（四）思维的批判性表现为冷静地思考问题，对他人的经验和书本知识能认真思考，不迷信，不盲从。对探究过程中的不同方案敢于提出有理有据的合理见解。人就是通过控制自己的意识而相应调节自己的思维和行为，即表现在主体根据活动的要求，及时地调节和修改思维过程，也就是主体主动地进行自我反馈的过程。在科学探究活动中要求学生会正确使用各种仪器，及时发现实验设计或实验过程中的错误等，即通常所说的反思。具体表现在：能正确使用各种测量工具、仪器等。能及时发现实验的错误，导致误差产生的原因等。实验设计或进行实验时，注意实验顺序的合理性。通过探究结果，能够判断原假设的成立与否，对方法或设计的优劣进行评判，并提出合理的建议如在探究CO2是否具有酸性的实验设计过程中：老师要求设计一个实验证明碳酸（二氧化碳的水溶液）具有酸性，而二氧化碳不具有酸性。有一位学生设计了如下实验方法：取一只洁净的干燥的试管，向里面放入一张干燥的蓝色石蕊试纸，向试管中加入适量的水，观察现象；然后再往试管中通入二氧化碳气体，再观察现象。整个设计思路如下图：然后要求学生展开讨论：仅由此实验能得出满意的结论吗？若能，请你说明理由。若不能，请你简述还需要进行的实验操作步骤和实验。学生不难通过对比分析得出该同学的实验设计，虽然排除了水使紫色石蕊变红色的可能性，但没有排除二氧化碳使紫色石蕊变红色的可能性，从而会设计出更合理的实验设计方案。通过设计这样的探究活动，可以很好地培养学生思维的批判性。思维批判性品质是思维过程中自我意识作用的结果。而这种自我意识是以主体自身为意识的对象，形成思维结构监控系统，可实现人脑对信息的输入加工贮存输出的控制。思维的批判性品质，来自对思维活动各个环节，各个方面所进行的调整、校正的自我意识。这种批判性的思维品质，在探究活动和创造性思维的过程中是不可缺少的因素。三、在探究活动中开展思维教学的几点思考初中生正处于由具体形象思维向抽象思维发展的一个重要阶段。因此在教学中应注意引导学生思考事实证据和科学结论之间的关系，帮助学生学习建立科学模型。由此培养学生的分析、概括能力和逻辑思维能力，形成质疑、反思的科学思维习惯。具体如下：1.鼓励每一个学生充分参与到探究学习中来，尊重学生各种不同的见解、技能和经验，保护学生的创造性和好奇心，鼓励学生对他人的观点持合理的怀疑态度，为学生提供各种表达自己想法和开展科学探究的机会，允许学生提出不同的观点，哪怕是错误的，以保护其思维的积极性。2.熟悉掌握学生思维过程。思维过程是人们运用头脑中原有的知识经验，对新的信息进行分析、综合、比较、抽象和概括的过程。3.积极激活并优化学生的思维品质。在探究活动中尤其是思维的独特性、流畅性、变通性、批判性和实践性。4.积极创设问题情境，给学生留有思考的空间。思考产生于知困。没有问题，思考也就停止了。法国心理学家瓦龙说：“思维就是克服矛盾的过程。”教师必须创设问题情境，激发学生自己提出问题，进行独立思考。5.应创设宽松，发展的教学氛围。心理学研究表明：自由、安全、愉悦的集体气氛有利于学生创造力的发挥。教师应把自然书本中可以探究的知